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Wasserstoff wird als vielseitiger Energieträger eine Schlüsselrolle für den langfristigen Erfolg der Energiewende und für den Klimaschutz spielen. Neben klimapolitischen Aspekten ebnen Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien den Weg zu vielen nachhaltigen Arbeitsplätzen, neuen Wertschöpfungsketten und einem globalen Milliarden-Markt. Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IFAM innovative Werkstoffe, Fertigungstechnologien und technische Komponenten, damit technische Systeme zur Erzeugung, Verteilung, Speicherung sowie Verwendung von Wasserstoff effizienter, robuster, sicherer und wirtschaftlicher werden können.

Die Elektrifizierung ist der Schlüssel zur CO2-Reduktion im Mobilitätssektor. Die benötigten Technologien werden so vielfältig sein, wie der Mensch sich durch die Welt bewegt. Denn die Anforderungen an Antriebsstränge für Pkws, Lkws, Züge, Schiffe oder Flugzeuge sind unterschiedlich. Für die Speicherung der Antriebsenergie – Strom, Wasserstoff oder synthetischer Kraftstoff – und deren Umsetzung in Mobilität mit unterschiedlichen Antriebsvarianten hat das Fraunhofer IFAM neue Materialien und Fertigungsverfahren für den Bau von Wasserstofftanks, Brennstoffzellen, Batterien und E-Motoren entwickelt

LEITFÄHIGE KOMPOSITE ZUR MEERWASSERENTSALZUNG | Meerwasser gibt es in rauen Mengen, Trinkwasser dagegen ist knapp. Entsalzungsanlagen können Meerwasser umwandeln, in diesen Anlagen sind jedoch Rohre aus Spezialstahl oder Titan verbaut. Thermisch leitfähige Kunststoffkomposite können alternativ für Wärmetauscher in Meerwasserentsalzungsanlagen eingesetzt werden, um teure und schwer beschaffbare Titanlegierungen zu ersetzen.

BATTERIEHERSTELLUNG MITTELS 2D- UND 3D-DRUCKVERFAHREN | Fertigungstechnologie für Batterien der Zukunft: Mithilfe des Siebdruck-Verfahrens bietet das Fraunhofer IFAM Alternativen für die Batteriefertigung. Neue Fertigungskonzepte ermöglichen dabei höhere Aktivmaterialbeladungen sowie größere Freiheiten im Elektrodendesign. Komplett gedruckte Batterien verhelfen einerseits dazu, sich von den Einschränkungen der aktuellen Fertigungstechnik zu lösen und andererseits den Einsatz von Lösemitteln und nachfolgender Trocknungsprozessen zu reduzieren. Das Fraunhofer IFAM verbindet dabei Batterie-Expertise mit fundiertem Know-how in der Additiven Fertigung.

FUNKTIONSINTEGRATION IN FASERVERSTÄRKTE KUNSTSTOFFE | Am Fraunhofer IFAM können mittels Functional Printing-Technologien diverse Flugzeugbauteile und Komponenten funktionalisiert werden. So können gedruckte Leiterbahnen und Sensoren zur Temperatur, Dehnungs- oder Impactmessung sowie Heizstrukturen in faserverstärkte Kunststoffe für den Luftfahrtbereich eingebracht werden.

SCHNELL, SICHER UND KOSTENGÜNSTIG: KLEBEN ALS ALTERNATIVE FÜR MONTAGE UND REPARATUR VON OFFSHORE-ANWENDUNGEN | Der Einsatz von Klebstoffen im maritimen Bereich bietet eine vielversprechende Alternative zu anderen Fügeverfahren. Nachteile, die z.B. Fügetechnologien wie Schrauben oder Schweißen mit sich bringen, werden ausgehebelt und Möglichkeiten für langzeitstabile Klebungen von bis zu 25 Jahren geschaffen. Das Fraunhofer IFAM entwickelt im Rahmen öffentlich geförderter Projekte das Thema der klebtechnischen Fertigung im maritimen Feld kontinuierlich weiter und entwickelt individuelle Prozesse für seine Industriekunden.

TECHNO-ÖKONOMISCHE UNTERSUCHUNGEN ZU VEHICLE-TO-HOME- UND VEHICLE-TO-GRID-SZENARIEN | Elektrofahrzeuge als »Kraftwerke auf Rädern«: Elektrofahrzeuge können als quasistationäre Energiespeicher im Eigenheim oder im öffentlichen Stromnetz genutzt werden. Das Fraunhofer IFAM besitzt eine langjährige Erfahrung im Bereich bidirektionales Laden und hat dafür ein Simulationstool entwickelt, mit dem techno-ökonomische Untersuchungen zu Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid-Szenarien durchgeführt werden können.

Im Projekt »UltraHybRo« befassen sich die Experten aus dem Bereich »Elektrische Antriebe« am Fraunhofer IFAM gemeinsam mit dem Projektpartner mth Ultraschalltechnologie GmbH & Co. KG mit der Entwicklung eines Fügeverfahrens zur Herstellung von Rotoren für Asynchronmaschinen. Damit verfolgen sie einen neuartigen Ansatz, um den Wirkungsgrad von Asynchronmaschinen über einen großen Betriebsbereich zu steigern.

BERECHNUNG VON DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN BIOBASIERTER KUNSTSTOFFE FÜR VERPACKUNGEN | Aus Kunststoffen wie Verpackungen, die in Kontakt mit Lebensmitteln stehen, Laminaten, Klebstoffen oder Dichtungen, können Stoffe wie Additive in die sie umgebenden Medien übergehen. Dabei sinkt deren Konzentration im Kunststoff und reichert sich in deren Umgebung wie Lebensmitteln oder Grenzflächen an. Im Projekt „DiBioK“ arbeitet das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Projektpartnern an der Bestimmung von Stoffkonstanten zur Berechnung von Diffusionskoeffizienten ausgewählter biobasierter Polymere. Daraus soll ein Modell abgeleitet werden, das eine Vorhersage dieser stoffspezifischen Eigenschaft ermöglicht.

MEHR NACHHALTIGKEIT IN DER ELEKTROMOBILITÄT DURCH ANWENDUNG VON NEUEN METHODEN ZUR VERBESSERUNG DER BATTERIELEBENSDAUER | Im Fraunhofer Attract-Projekt »ProLIBs: Ein Ausweis für Batteriezellen« wird die Lebensdauer von Batterien für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen vorhergesagt und verbessert. Die neue Methode zur Lebensdauerprognose basiert auf einer Kombination von Messungen der Batterieeigenschaften und Modellen des Verhaltens von Batteriezellen. Diese Messungen können direkt während der Nutzung einer Batterie z.B. im Elektroauto durchgeführt werden. Durch Anwendung dieser Methode zur präziseren Lebensdauerprognose von Hochenergie-Lithiumionen-Batteriezellen und anderen Zelltypen wie Festkörperbatterien im Batteriemanagementsystem (BMS) ist es möglich, mit optimalen Lade- und Entladeprofilen eine erhöhte Lebensdauer zu erreichen.